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超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)原理詳解及應(yīng)用
上海蘭儀實(shí)業(yè)有限公司專業(yè)生產(chǎn)超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)、超聲波萃取儀、超聲波破碎儀、超聲波提取機(jī)，承接各種非標(biāo)定制，小試，中試生產(chǎn)型均可。下面詳細(xì)帶大家了解一下超聲波的原理、優(yōu)越性及應(yīng)用。通過超聲波分解細(xì)胞結(jié)構(gòu)，來提取微生物的細(xì)胞內(nèi)化合物。
在微生物學(xué)中，超聲波主要用于細(xì)胞粉碎或分解。對(duì)液體進(jìn)行高強(qiáng)度超聲處理，傳遞到液體介質(zhì)中的聲波會(huì)導(dǎo)致交替高壓和低壓周期變換（周期隨頻率而定）。在低壓循環(huán)中，高強(qiáng)度的超聲波在液體中產(chǎn)生小的真空氣泡或空隙。當(dāng)氣泡達(dá)到無法吸收能量的體積時(shí)，它們就會(huì)在高壓循環(huán)中劇烈地坍塌。這種現(xiàn)象被稱為空化現(xiàn)象。在內(nèi)爆過程中，產(chǎn)生高溫(大約5000K)，和壓力（大約200atm）。空化氣泡的內(nèi)爆也會(huì)導(dǎo)致高達(dá)2.8米/秒的液體噴射。由此產(chǎn)生的剪切力可以打破細(xì)胞膜，改善物質(zhì)轉(zhuǎn)移。超聲波可以對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生破壞性或結(jié)構(gòu)性的效果，這取決于所使用的超聲參數(shù)。
·細(xì)胞破碎：在強(qiáng)烈的超聲波作用下，細(xì)胞或亞細(xì)胞中的酶或蛋白質(zhì)會(huì)因細(xì)胞分裂而釋放。細(xì)胞分裂是一個(gè)敏感的過程，因?yàn)榧?xì)胞壁能夠承受體內(nèi)的高滲透壓力，對(duì)細(xì)胞分裂的力量大小必需受控，以避免細(xì)胞內(nèi)不需要的物質(zhì)釋放，包括細(xì)胞碎片和核酸，或產(chǎn)生變性。超聲波是細(xì)胞分裂的一種可控手段。超聲的機(jī)械效應(yīng)能更快更全面地滲透到細(xì)胞材料中，并改善物質(zhì)的轉(zhuǎn)移。超聲波能使在溶劑對(duì)植物組織中有更大的穿透能力，并能改善質(zhì)量轉(zhuǎn)移。超聲波產(chǎn)生空化效應(yīng)破壞細(xì)胞壁，促進(jìn)基質(zhì)成分的釋放。
·質(zhì)量轉(zhuǎn)移：一般來說，超聲能對(duì)細(xì)胞膜具有滲透性，并能顯著降低細(xì)胞膜的選擇性。超聲的機(jī)械活動(dòng)支持溶劑擴(kuò)散到組織中。當(dāng)超聲通過空化效應(yīng)的機(jī)械剪切力打破細(xì)胞壁時(shí)，它促進(jìn)了從細(xì)胞到溶劑的轉(zhuǎn)移。超聲空化的粒子直徑減小增加了固體與液相接觸的表面積。
·超聲波與溫度和壓力的協(xié)同效應(yīng)：當(dāng)與其他的抗菌方法結(jié)合時(shí)，超聲波往往更有效，例如:壓力和超聲 壓力 溫度 超聲
建議將超聲與溫度、或壓力相結(jié)合的方法，處理枯草芽孢桿菌、芽孢桿菌、釀酒酵母和氧單胞菌。
·過程開發(fā)：與其他非熱化過程不同，如高壓水靜壓(HP)、壓縮二氧化碳(cCO2)和超臨界二氧化碳(co2)和高電場(chǎng)脈沖，超聲波試驗(yàn)可以在實(shí)驗(yàn)室中很容易的得到，強(qiáng)度和空化特性可以很容易地適應(yīng)特定的提取過程來達(dá)到特定的目標(biāo)。振幅和壓力可以在很大范圍內(nèi)變化，從而確定最節(jié)能的提取裝置。硬組織應(yīng)在超聲前進(jìn)行浸漬、研磨或粉碎。
·氧化：在控制超聲強(qiáng)度下，超聲對(duì)生物轉(zhuǎn)化和發(fā)酵的應(yīng)用可能會(huì)導(dǎo)致生物進(jìn)化的增強(qiáng)，這是由于誘導(dǎo)的生物效應(yīng)和促進(jìn)細(xì)胞大規(guī)模轉(zhuǎn)移的原因。超聲(20kHz)對(duì)膽固醇對(duì)膽甾酮的氧化作用的影響。
Cholesterol + O2 = cholest-4-en-3-one + H2O2
該系統(tǒng)是一種典型的類固醇微生物轉(zhuǎn)換，基質(zhì)是水溶性固體。這一系統(tǒng)的獨(dú)特之處在于，細(xì)胞和固體都可能受到超聲波的影響，在一個(gè)足夠低的超聲波強(qiáng)度下，保存了細(xì)胞的結(jié)構(gòu)完整性和維持他們的代謝活動(dòng)，觀察到顯著增強(qiáng)微生物生物轉(zhuǎn)化的動(dòng)態(tài)利率。
